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一、xacro简介

URDF模型缺点：
1、模型冗长，重复内容过多
2、参数修改麻烦，不便于二次开发
3、没有参数计算的功能

XACRO文件和URDF实质上是等价的。 XACRO格式提供了一些更高级的方式来组织编辑机器人描述， 主要提供了三种方式来使得整个描述文件变得简单。它是urdf的改良型建模文件，可以进行宏定义、变量定义、头文件包含、数学运算等操作。

xacro的优点：
1、精简模型代码：创建宏定义、文件包含
2、提供可编程接口：常量、变量、数学计算、条件语句

二、xacro基本内容

1、常量定义标签：xacro:property

<xacro:property name="qqq" value="3.14159"/>
name = 常量名
value = 常量值

2、宏定义标签：xacro:macro

<xacro:macro name="yyy" params="A B C">
name = 宏定义名字
params = 类似C语言函数参数

3、宏调用

<name A="A_value" B="B_value" C="C_value" />
name = 宏定义的名字，即函数名
A = 参数A...

4、文件包含定义标签：xacro:include

<xacro:include filename="$(find robot_descripiton)/xacro/robot_base.xacro" />
filename 存放xacro文件绝对地址，含文件名字
使用$(find + 功能包) =功能包的绝对路径

5、模型显示

方法一：将xacro文件通过命令转化为urdf文件

rosrun xacro xacro.py robot.xacro>robot.urdf

方法二：直接使用xacro文件解析器

<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find robot_description)/xacro/robot.xacro'" />
    <arg name="gui" default="true" />
    <param name="robot_description" command="$(arg model)" />  
#根据自己xacro的存放路径更改

三、xacro建模实例

根据ROS基础（9）——机器人仿真URDF中已学到的内容进行对比学习

cd try_ws/src/mybot_des/urdf/
mkdir urdf        # 创建一个urdf文件夹，存放urdf文件
mv *.urdf urdf    # 将原本的urdf文件都移动到新建的urdf文件夹下
mkdir xacro       # 新建一个xacro文件

也可以不创建urdf文件夹，保持原样，这样就不用了改launch文件里的路径了。
所以后面我又恢复了原样，只创建了xacro文件夹。

1、创建robot.xacro文件

robot.xacro文件用于引用robot_base.xacro文件，宏调用定义机器人主体模型。

cd xacro
gedit robot.xacro  

内容如下：

<?xml version="1.0"?>
<robot name="mybot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
    <xacro:include filename="$(find mybot_des)/urdf/xacro/robot_base.xacro" />
    <xacro:mbot_base/>     # 注意这个地方
</robot>

2、创建robot_base.xacro文件

cd xacro/
gedit robot_base.xacro  # 创建xacro文件，文件内容如下

<?xml version="1.0"?>     # XML文件的第一行，声明这是一个XML文件，version属性是必须写的
<robot name="mybot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">     # 机器人名字为robot，表明文件是xacro文件

# 属性列表：
    # 常量的名字及数值
    <xacro:property name="M_PI" value="3.1415926"/>
    <xacro:property name="base_radius" value="0.20"/>
    <xacro:property name="base_length" value="0.16"/>
    <xacro:property name="wheel_radius" value="0.06"/>
    <xacro:property name="wheel_length" value="0.025"/>
    <xacro:property name="wheel_joint_y" value="0.19"/>
    <xacro:property name="wheel_joint_z" value="0.05"/>
    <xacro:property name="caster_radius" value="0.015"/> 
    <xacro:property name="caster_joint_x" value="0.18"/>

    # 定义机器人使用的颜色
    <material name="yellow">
        <color rgba="1 0.4 0 1"/>
    </material>
    <material name="black">
        <color rgba="0 0 0 0.95"/>
    </material>
    <material name="gray">
        <color rgba="0.75 0.75 0.75 1"/>
    </material>

    # 机器人车轮宏
    <xacro:macro name="wheel" params="prefix reflect">
        <joint name="${prefix}_wheel_joint" type="continuous">
            <origin xyz="0 ${reflect*wheel_joint_y} ${-wheel_joint_z}" rpy="0 0 0"/>
            <parent link="base_link"/>
            <child link="${prefix}_wheel_link"/>
            <axis xyz="0 1 0"/>
        </joint>

        <link name="${prefix}_wheel_link">
            <visual>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" />
                <geometry>
                    <cylinder radius="${wheel_radius}" length = "${wheel_length}"/>
                </geometry>
                <material name="gray" />
            </visual>
        </link>
    </xacro:macro>

    # 机器人脚轮宏
    <xacro:macro name="caster" params="prefix reflect">
        <joint name="${prefix}_caster_joint" type="continuous">
            <origin xyz="${reflect*caster_joint_x} 0 ${-(base_length/2 + caster_radius)}" rpy="0 0 0"/>
            <parent link="base_link"/>
            <child link="${prefix}_caster_link"/>
            <axis xyz="0 1 0"/>
        </joint>

        <link name="${prefix}_caster_link">
            <visual>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
                <geometry>
                    <sphere radius="${caster_radius}" />
                </geometry>
                <material name="black" />
            </visual>
        </link>
    </xacro:macro>
# 宏调用
    <xacro:macro name="robot_base">
        <link name="base_footprint">
            <visual>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <box size="0.001 0.001 0.001" />
                </geometry>
            </visual>
        </link>

        <joint name="base_footprint_joint" type="fixed">
            <origin xyz="0 0 ${base_length/2 + caster_radius*2}" rpy="0 0 0" />        
            <parent link="base_footprint"/>
            <child link="base_link" />
        </joint>

        <link name="base_link">
            <visual>
                <origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <cylinder length="${base_length}" radius="${base_radius}"/>
                </geometry>
                <material name="yellow" />
            </visual>
        </link>

        <wheel prefix="left" reflect="-1"/>
        <wheel prefix="right" reflect="1"/>

        <caster prefix="front" reflect="-1"/>
        <caster prefix="back" reflect="1"/>
    </xacro:macro>
</robot>

3、创建显示xacro模型的launch文件

cd ~/try_ws/src/mybot_des/launch
mkdir xacro
cd xacro
gedit dispaly_robot_base_xacro.launch  

文件内容如下：

<launch>
	<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mybot_des)/urdf/xacro/robot.xacro'" />
	<arg name="gui" default="true" />
	<param name="robot_description" command="$(arg model)" />
	<param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>
	<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" />
	<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />
	<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mybot_des)/config/mbot.rviz" required="true" />
</launch>

4、运行

cd ~/try_ws
catkin_make
source ./devel/setup.bash

重启新端口，输入

roslaunch mybot_des dispaly_robot_base_xacro.launch

可见用xacro文件和urdf的效果是一样的。
简单模型可能看不出xacro的优势，但大模型就能突出它的便捷之处了。

四、让小车动起来

ArbotiX是一款控制电机、舵机的硬件控制板，提供了相应的ROS功能包，提供了一个差速控制器，通过接收速度控制指令，更新机器人的里程计状态。属于驱动板，驱动电机。

1、安装

cd ~/try_ws/src
git clone https://github.com/vanadiumlabs/arbotix_ros.git 
cd ..
catkin_make

或者这样安装：

sudo apt install ros-kinetic-arbotix-*

2、加yaml文件

ROS参数服务器传递参数：xml或yaml
1、yaml :“YAML Ain’t a Markup Language”(YAML 不是一种标记语言)
2、可以简单表达清单、散列表，标量等数据形态。它使用空白符号缩进和大量依赖外观的特色，特别适合用来表达或编辑数据结构、各种配置文件、倾印调试内容、文件大纲
3、支持以下几种数据类型：对象、数组、纯量

对象：键值对的集合
key: {key1 : value1，key2 : value2,…}
冒号后面需要加空格

yaml文件一般存储了ROS需要加载的参数信息，一些属性的配置。

cd try_ws/src/mybot_des/config
mkdir gedit fake_mbot_arbotix.yaml

将下列内容输入：

# 驱动车时的运动参数
controllers: {
   base_controller: {                   # 单控制器设置
       type: diff_controller,           # 类型: 差速控制器  
       base_frame_id: base_footprint,   # 参考坐标
       base_width: 0.26,                # 两个*之间的间距
       ticks_meter: 4100,               # 控制频率
       Kp: 12,                          # 差分参数
       Kd: 12,                          # PID控制参数，使机器人车轮快速达到预期速度
       Ki: 0, 
       Ko: 50, 
       accel_limit: 1.0                 # 加速限制
    }
}

3、加launch文件

通常在launch文件或程序中读取.yaml文件，把参数加载到参数服务器上。

cd try_ws/src/mybot_des/launch/xacro
mkdir gedit arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch

将如下内容输入

<launch>
	<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mybot_des)/urdf/xacro/mbot_with_camera.xacro'" />
	<arg name="gui" default="false" />

	<param name="robot_description" command="$(arg model)" />

    # 设置GUI参数，显示关节控制插件
	<param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>

	<node name="arbotix" pkg="arbotix_python" type="arbotix_driver" output="screen">
        <rosparam file="$(find mybot_des)/config/fake_mbot_arbotix.yaml" command="load" />
        <param name="sim" value="true"/>
    </node>

    # 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态
	<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />

	# 运行robot_state_publisher节点，发布tf
	<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />

    # 运行rviz可视化界面
	<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mybot_des)/config/mbot_arbotix.rviz" required="true" />

</launch>

还有很多配置好的文件已经使用了，如果你没有去顶上自己下载

4、运行

执行运行命令：

roslaunch mybot_des arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch

在新终端启动：

roslaunch mbot_teleop nbot_teleop.launch

mbot_teleop文件在上面的资源包里已经给了，用于控制的一个python包，这里不细讲。
别忘了导入包以后编译，刷新源。检查一下各文件中涉及的路径等是否和自己的一致，不一样要更改一下。

按动键盘相应的键就可以控制小车运动了